Gefügestabilität, Korngrenzeneffekte und Verformungsmechanismen in submikrokristallinen Ni-Fe
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes wurden vergleichende Untersuchungen an submikrokristallinem (smk) „pulsed electro deposited“ (PED) 250 nm Ni und Ni-5%Fe während zyklischer Verformung bei Raumtemperatur, sowie an 150 nm Ni und Ni-5%Fe im Tieftemperatur-Zugversuch bis 4 K durchgeführt. Dies ermöglichte es, an zwei mikrostrukturell (im Wesentlichen) identischen kubisch-flächenzentrierten Materialien den Einfluss geringer Legierungsgehalte (hier: 5%Fe) auf die mechanischen Eigenschaften zu studieren. Die Ergebnisse lassen zum Einen vermuten, dass bereits ein Fe-Gehalt von nur 5% die zyklische Ratenempfindlichkeit deutlich mindert und somit eine verstärkte Neigung zur Lokalisation der Dehnung (Scherbandbildung) während zyklischer Verformung zur Folge hat, da die stabilisierende Wirkung einer hohen Ratenempfindlichkeit gemäß dem „Hart“- Kriterium ( ∂ σ / ∂ ε p)T ≤ σ (1 – m) fehlt. Zum Anderen legen die Tieftemperatur-Zugversuche nahe, dass der Fe-Gehalt gefügestabilisierend wirkt und so z.B. die „Kriechneigung“ bei Raumtemperatur sehr effektiv mindert. Außerdem scheint es, dass ein Fe-Gehalt von 5% zwar keinen deutlichen Einfluss auf die Art des „Schadensmechanismus“ – hier: der Scherbandbildung – während zyklischer Verformung und im Tieftemperatur-Zugversuch bei 4 K hat, wohl aber auf die Evolution der zugrundeliegenden Mikrostruktur, deren Transformation schon bei nur 5% Fe-Gehalt deutlich beschleunigt abläuft – nicht im Sinne von „in kürzerer Zeit“ sondern im Sinne von „bei niedrigerer kumulierter plastischer Dehnung“. Insgesamt kommen die Antragsteller zu dem Schluss, dass die geschwindigkeitsbestimmenden Verformungsmechanismen in smk PED Ni-5%Fe wahrscheinlich prinzipiell die gleichen sind, wie in reinem smk PED Ni. Offenbar haben aber bereits geringe Mengen Fe stark „dämpfende“ Auswirkungen auf die Korngrenzen-Mobilität und die Versetzungs–Korngrenzen Wechselwirkung, was neben dem Beitrag der „Mischkristall-Härtung“ zur deutlich erhöhten (Kriech)Festigkeit von Ni-5%Fe beiträgt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Crystallographic characterization of catastrophic shear in submicron Ni at low temperatures, Phys. Conf. Ser. 240 (2010) 012150
S.R. Dey, L. Hollang, K. Reuther, R. Hübner, R. Chulist, W. Skrotzki
- Deformation mechanisms in ARB processed aluminium alloy AA6016 at low temperatures, J. Phys. Conf. Ser. 240 (2010) 012148
L. Hollang, J. Scharnweber, K. Reuther, W. Skrotzki
- Effect of annealing on microstructural development and grain orientation in electrodeposited Ni, Solid State Phenomena 160 (2010) 235-240
U. Klement, L. Hollang, S.R. Dey, M. Battabyal, O. V. Mishin, W. Skrotzki
- Shear banding during cyclic deformation of sub-microcrystalline nickel, Scripta Mater. 62 (2010) 770-773
S.R. Dey, L. Hollang, B. Beausir, E. Hieckmann, W. Skrotzki
- Deformation mechanisms in nanocrystalline nickel at low temperatures, Mater. Sci. Forum 683 (2011) 193-201
L. Hollang, K. Reuther, S.R. Dey, E. Hieckmann, W. Skrotzki
- Formation of micro shear bands during cyclic deformation of sub-microcrystalline nickel, Scripta Mater. 68 (2012) 631-634
S.R. Dey, L. Hollang, B. Beausir, E. Hieckmann, W. Skrotzki
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.12.023) - Influence of Additives on Texture Development of Nanocrystalline Nickel, Materials Science Forum 702-703 (2012) 928-931
U. Klement, C. Oikonomou, R. Chulist, B. Beausir, L. Hollang, W. Skrotzki
